负载量对硅藻土基TiO_(2)复合材料应用性能的影响

为了提高硅藻土基二氧化钛复合材料的应用性能,推进其产业化进程,采用水解-沉淀法制备了硅藻土基二氧化钛复合材料,研究了TiO_(2)负载量对复合材料吸附性能、光催化性能及白度的影响。结果表明,TiO_(2)负载量对复合材料吸附性和光催化性影响较大,对污染物的光降解性能取决于其吸附性和光催化性的协同效应,在负载量为46%时,复合材料的光降解性能较好。复合材料白度随着TiO_(2)负载量增大而增高,在负载量为46%时,复合材料白度为91%,达到建筑装饰材料白度标准。

TiO_(2)/石墨烯基复合材料的制备及光催化降解染料研究

采用改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO)和水解法制备的TiO_(2)及溶剂热法制备了还原氧化石墨烯(rGO)和一系列不同浓度的rGO/TiO_(2)纳米复合材料(0、5%、10%、15%、20%质量分数),并对合成产物进行SEM、XRD、XPS、DRS、Raman等表征,研究不同实验条件下纯TiO_(2)和rGO/TiO_(2)复合催化剂对亚甲基蓝染液(MB)的降解效果。结果表明,复合光催化剂中TiO_(2)主要为锐钛矿相,溶剂热合成引入的还原氧化石墨烯(rGO)对TiO_(2)的物相没有产生影响,rGO的引入使得rGO/TiO_(2)吸收带发生一定红移,TiO_(2)禁带宽度由3.23降低至3.09 eV;合成的(15%质量分数)rGO/TiO_(2)具有最佳的光催化效果,光催化活性最高,在100 W高压汞灯照射下70 min对20 mg/L的亚甲基蓝染料的降解率达97.6%;在500 W氙灯光源下照射70 min对20 mg/L亚甲基蓝染料的降解率达到93.2%,(15%质量分数)rGO/TiO_(2)复合光催化剂具有良好的光催化降解性及循环稳定性,5次循环光催化降解后,rGO/TiO_(2)有86.1%的降解效率。表现出了优异的吸附和光催化性能,这可为光催化处理废液提供了一种有效的方法。

水热合成PbTiO_(3)-TiO_(2)微米片复合材料及其光催化降解有机物的应用

为探究钙钛矿氧化物基复合材料的光催化性能,以具有规则暴露面的钙钛矿相PbTiO_(3)微米片为衬底,通过水热法制备了一系列不同负载浓度的钙钛矿相PbTiO_(3)-TiO_(2)微米片复合材料,通过XRD、SEM、BET、XPS和UV-Vis对所制备样品进行了系统的微结构表征及光学特性分析,并测定PbTiO_(3)-TiO_(2)微米片复合材料在不同光源辐照下对30 mg/L罗丹明B(Rh B)水溶液的催化降解性质。结果表明:TiO_(2)单晶颗粒在钙钛矿相PbTiO_(3)微米片表面呈现团聚生长,颗粒尺寸为30~50 nm;随着反应物中钛酸丁酯(TBOT)的增加,钙钛矿相PbTiO_(3)微米片表面生长的TiO_(2)量增多;PbTiO_(3)-TiO_(2)微米片复合材料对Rh B水溶液均表现出光催化降解特性,其中以加入0.6 mL TBOT制备的复合材料(S2)催化性能最优,在模拟太阳光辐照下于90 min内对Rh B降解效率可达95.80%,在可见光照射下于180 min内对Rh B降解效率为81.86%;PbTiO_(3)-TiO_(2)微米片复合材料的禁带宽度减小,有利于光生载流子的形成,从而有效提高了其光催化性能,也为半导体复合光催化剂的材料设计和性能优化提供了支持。

磁性MoS_2/CuO/Fe_3O_4复合材料的合成及光催化性能研究

采用催化剂负载到助催化剂上制得一种可以磁分离的光催化复合材料。采用湿化学法制备纳米级二硫化钼,用化学沉淀法制备球状纳米级氧化铜,通过磁力搅拌将其分散在溶有二硫化钼的去离子水中,形成含二硫化钼/氧化铜复合微粒的微乳液,经水热反应、烘干得其复合材料。采用简单的溶剂热法制备球状Fe_(3)O_(4),将所得复合材料超声处理,使其均匀分散在含四氧化三铁的悬浊液中,再经水热反应、烘干煅烧后得到纳米级磁性MoS_(2)/CuO/Fe_(3)O_(4)复合材料。通过扫描电镜、红外等手段对该磁性复合材料进行表征,复合材料具有良好的吸附性能和光催化性能,并可通过磁场进行分离和回收。

CuO/TiO_(2)复合材料制备与光催化性能研究

采用溶胶—凝胶法在550℃热处理条件下制备纯TiO_(2)及CuO/TiO_(2)复合光催化材料.通过X射线衍射、扫面电子显微镜和荧光光谱等方法对催化剂的晶体结构、微观形貌,以及光生电子和空穴复合率进行表征,并以亚甲基蓝作为目标污染物,研究其光催化性能.结果表明,采用550℃热处理工艺制备的纯TiO_(2)为锐钛矿结构,Cu元素加入后,TiO_(2)中出现了微量的金红石,促进了锐钛矿向金红石转变,并且产生了CuO相,形成了CuO/TiO_(2)复合材料.CuO的产生有利于抑制光生电子与空穴的复合,但CuO/TiO_(2)对亚甲基蓝的降解率低于纯TiO_(2),这可能是CuO/TiO_(2)复合材料的纳米颗粒团聚现象增强,比表面积降低所致.

TiO_(2)/GF光催化复合材料的制备及其光催化性能研究

以石墨烯泡沫(GF)为基体、钛酸四丁酯(TBOB)为前驱物,采用回流法制备TiO_(2)/GF光催化复合材料;通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱等表征手段对复合材料的形貌、微观结构、物相和光谱特性进行分析;以甲基橙(MO)为模拟降解物,研究TBOB添加量对紫外光条件下复合材料光催化降解性能的影响。结果表明:泡沫镍上生长出的碳结构对复合材料光催化效果有一定影响,与碳纳米管-石墨烯混杂泡沫(CNT-GF)相比,GF的苯六元环结构和相对较大的比表面积更利于TiO_(2)的附着,TiO_(2)/GF的光催化效果优于TiO_(2)/CNT-GF;随着TBOB添加量增多,紫外光下TiO_(2)/GF复合材料对MO的降解率先增大后减小,当TBOB添加量为3 g时,MO的降解率最大,为81.7%,TBOB添加量过多会引起TiO_(2)团聚,光催化效果降低。

FeS_(2)/TiO_(2)复合纳米材料制备及光催化性能分析

光催化技术能有效解决日益严重的水污染问题,其中心是高效光催化材料的设计与合成。以二氧化钛、升华硫粉、还原铁粉为原料,无水乙醇为过程控制剂,采用湿式机械化学合成法一步制备具有可见光响应的FeS_(2)/TiO_(2)复合纳米材料。通过场发射扫描电镜(FESEM-EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对样品进行表征,研究材料复合方式、煅烧温度、催化剂用量、污染物浓度和溶液初始pH值等条件因素对体系光催化降解性能的影响规律。结果表明,机械化学合成FeS_(2)/TiO_(2)复合纳米材料同步实现FeS_(2)生成、FeS_(2)和TiO_(2)均匀复合以及S元素掺杂进入TiO_(2)晶格三个目标;300℃热处理的复合材料在pH值为4、催化剂投加量1 g/L和亚甲基蓝初始浓度20 mg/L时催化效果最优,在可见光下复合材料光催化降解率是单独TiO_(2)的15倍,单独FeS_(2)的1.8倍,有效提高了处理化工行业典型污染物的效率。异质结构筑和S元素掺杂改善了TiO_(2)能级结构,促进了复合体系光生电子-空穴对的有效分离和光催化利用。

TiO_(2)纳米粒子增强超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯复合材料的性能

利用硅烷偶联剂KH570对TiO_(2)纳米粒子进行表面改性,然后制备塑化超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)/TiO_(2)复合材料,最后通过密炼-模压法制备不同含量和粒子尺寸的TiO_(2)纳米粒子增强PE-UHMW/高密度聚乙烯(PE-HD)复合材料。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、差示热扫描量热仪、万能试验机、流变仪表征测试复合材料的微观结构、结晶、力学及流变性能。结果表明,低含量的Ti O2纳米粒子(质量分数0.1%)能在聚合物基体中分散良好,使复合材料的力学性能、结晶度及流动性均有显著提升;随粒子尺寸增加,材料强度和刚度降低,断裂伸长率和熔体剪切黏度先增加后降低。然而,高含量粒子分散困难、易形成大的聚集体,导致复合材料性能下降。当TiO_(2)纳米粒子尺寸为5~10 nm、质量分数为0.1%时,复合材料展现出优异的力学性能和加工性能,拉伸强度和拉伸屈服强度分别高达58.21 MPa和44.53 MPa,且熔体剪切黏度下降19.7%。

ZnFe_(2)O_(4)/TiO_(2)复合材料的表征及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯、无水氯化锌、六水氯化铁为原料,采用自组装法制备了ZnFe_(2)O_(4)/TiO_(2)复合材料。采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、漫反射光谱(DRS)、振动样品磁强(VSM)等手段对样品进行测试表征,并对ZnFe_(2)O_(4)/TiO_(2)复合材料进行了光催化性能测试。结果表明:ZnFe_(2)O_(4)/TiO_(2)光催化剂质量比为1∶15时具有最佳的光催化效果,100W紫外光照射下45min对活性Red 24的降解率就能达到100%,表现出优异的光催化性能,可为复合材料光催化剂的研究提供一种有效的思路。

溶胶-凝胶法制备TiO_(2)硅藻土复合材料及其光催化性能

采用焙烧、酸洗等工艺预处理硅藻土,以改性硅藻土和钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备TiO_(2)硅藻土复合材料,采用XRD、SEM、FT-IR、TG等手段对其进行分析表征,以甲基橙为降解对象考察其光催化性能。结果表明:硅藻土表面均匀负载着锐钛矿型的二氧化钛,晶粒尺寸为35.76 nm。负载比2∶1、pH为>2~3、焙烧温度500℃制备的TiO_(2)硅藻土复合材料的光催化性能最好,热稳定性良好。当TiO_(2)硅藻土复合材料投入量为1 g L,对60 mL(10 mg L)的甲基橙溶液60 min内的降解率达到92%。

Ti_(3)C_(2)/N-TiO_(2)复合材料的制备及吸附/光催化去除污染物性能

首先利用煅烧TiN制备了N-TiO_(2),并采用HF溶液腐蚀Ti3AlC2合成了Ti_(3)C_(2),然后将两者以不同质量比值进行混合,通过超声法构建了一系列Ti_(3)C_(2)/N-TiO_(2)复合材料。采用X射线衍射仪、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、紫外-可见分光光度计等多种表征手段对样品的物相、形貌和组成进行了分析。以罗丹明B水溶液为模拟污染物,研究了样品对污染物的吸附性能和光催化降解性能。结果表明,6%Ti_(3)C_(2)/N-TiO_(2)复合材料显示出最好的污染物吸附性能和可见光光催化降解性能,其光催化降解污染物效率分别是10%Ti_(3)C_(2)/N-TiO_(2)、2%Ti_(3)C_(2)/N-TiO_(2)和N-TiO_(2)的1.2、1.4和1.9倍。催化降解污染物过程中的主要活性物质是·OH和·O-2,且三次循环实验表明Ti_(3)C_(2)/N-TiO_(2)具有较好的光催化稳定性能。Ti_(3)C_(2)的引入拓展了复合材料的吸收带边,增强了可见光的吸收强度,促进了光生电子和空穴的分离,从而提高了Ti_(3)C_(2)/N-TiO_(2)复合体系的光催化性能。

TiO_(2)/木材复合材料光催化降解甲醛性能

【目的】光催化氧化法被认为是去除室内空气中甲醛最有效的方法之一。二氧化钛(TiO_(2))作为经典光催化半导体,因具有物理化学性质稳定、无毒无害的优点被广泛关注,但由于TiO_(2)的吸附能力低、聚集倾向强,限制了其应用。本研究旨在解决TiO_(2)吸附能力弱、易团聚使其比表面积减小的问题。【方法】以杨木为基底,采用水热法在其表面负载二氧化钛制备得到TiO_(2)/木材复合材料,探讨不同TiO_(2)溶液浓度对TiO_(2)/木材复合材料光催化降解甲醛性能的影响。【结果】与不同基底对比,木材的多孔结构及丰富的官能团能使TiO_(2)与木材间具有更好的结合力,使其具有优越的机械稳定性。锚定在木材上的TiO_(2)以锐钛矿型为主并带有少量的金红石型。随着TiO_(2)溶液浓度的增大,TiO_(2)/木材复合材料的光催化降解甲醛性能呈现先增大后减小的趋势。当配置制备的TiO_(2)溶液浓度为0.1 mol/L时,尺寸大小为500 nm~1μm的球状纳米颗粒在木材表面均匀分散且不团聚,此时在2 h紫外-可见光照射下,TiO_(2)/木材复合材料光催化降解甲醛效率是38.47%,50 min内的光催化反应速率常数为0.0093 min^(-1),在反复5次循环使用后,仍有30.12%的降解率。【结论】将光催化剂与木材复合,具有以下优势:光催化剂稳定性高,利用木材表面丰富的羟基官能团,让光催化剂在木材表面均匀生长,不易脱落;光催化剂活性提高,利用木材的三维多孔结构,赋予光催化剂较高的比表面积,使光与反应物充分接触,促进溢出气体的扩散。这将对降低室内甲醛污染、营造健康安全人居环境具有重要意义。

ZnFe_(2)O_(4)/Ag/TiO_(2)复合材料的制备及其光催化性能

以硝酸银、钛酸四丁酯、无水氯化锌、六水氯化铁为原料,采用溶胶-凝胶法与溶剂热相结合的方法制备了ZnFe_(2)O_(4)/Ag/TiO_(2)复合材料,通过扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线粉末衍射仪、X射线光电子能谱仪、振动样品磁强计、紫外可见分光光度计对样品进行表征及测试。结果表明:ZnFe_(2)O_(4)/Ag/TiO_(2)-10具有最佳的光催化效果,在紫外和可见光下对染料的降解率都能达到90%以上,具有优异的紫外可见光光催化活性。ZnFe_(2)O_(4)/Ag/TiO_(2)具有独特的磁性,能在外部磁场作用下进行回收利用,这使其在实际应用中成为可能。通过磁分离技术重复回收利用5次后仍然保持优良的光催化性能,说明ZnFe_(2)O_(4)/Ag/TiO_(2)-10具有优异的磁性及较高的光催化循环稳定性。

电化学沉积法制备CeO_(2)/TiO_(2)纳米复合材料

通过恒流电化学沉积的试验方法在Ti O_(2)纳米管阵列体系内实现Ce O_(2)纳米柱与Ti O_(2)纳米管复合,并对沉积过程中的影响因素进行了研究,根据试验结果可知制备Ce O_(2)/Ti O_(2)复合材料的最佳工艺条件:电流密度为0.1 m A/cm^(2)、电解液浓为度0.001 mol/L、沉积时间为60 min。

TiO_(2)-SiO_(2)复合材料的结构调变对其催化应用的影响

TiO_(2)-SiO_(2)复合材料(TSCM)的催化应用性能受到其所含TiO_(2)物种的晶相和SiO_(2)骨架的孔道结构的显著影响。本文归纳总结了TSCM中TiO_(2)物种晶相、SiO_(2)骨架的孔道结构、形貌等特性的调变规律及其对TSCM催化性能的影响,并展望了TSCM材料的结构特性演变趋势以及在制备方法上的取舍。TSCM直接作为催化剂时,其活性位普遍被认为是TiO_(2)-SiO_(2)界面上的Ti—O—Si键位和酸性位点。而作为载体材料时,TSCM中的TiO_(2)物种可以与负载的金属活性中心表现出显著的载体-金属相互作用(SMSI),TiO_(2)物种的晶相可以对形成的金属活性中心的性能产生显著影响。在TSCM材料的合成研究中,合成含有单一锐钛矿相(Anatase)TiO_(2)物种的Anatase-SiO_(2)或单一金红石晶相(Rutile)的Rutile-SiO_(2)类型TSCM材料,以及同时含有这两个晶相TiO_(2),但晶相比例可调的A/R-SiO_(2)类型TSCM材料仍充满挑战。TSCM的SiO_(2)骨架特性调控也同样具有挑战,如何在得到特定晶相和粒子尺寸的TiO_(2)物种的同时获得特定孔道特性和形貌特征的SiO_(2)骨架,仍是研究的难点和热点。两步法无需同时控制TiO_(2)和SiO_(2)物种的制备参数,重现性好,多用于特殊形貌的TSCM的制备,但通常其中TiO_(2)物种的分散度不佳。而一步法制备过程简短,更容易得到多孔-大比表面积材料,有利于实现TiO_(2)粒子的尺寸控制及其在SiO_(2)骨架中的均匀分布,从而得到更丰富的Ti—O—Si界面活性物种,但需要在同一合成体系中同时控制相互影响的TiO_(2)和SiO_(2)物种的制备参数,调控难度极大,与两步法相比,重现性较差。

BiOX基复合材料的制备及光催化性能研究

BiOI作为BiOX材料中的一种,具有带隙窄、对可见光吸收强的优点。以TiO_(2)为原料,采用溶剂热法制备了TiO_(2)-BiOI复合材料,通过XRD、SEM、TEM、UV-Vis、PL及光催化降解等手段对复合材料进行了表征,探究了TiO_(2)不同复合比对复合材料结构和光催化性能的影响。结果表明,球状颗粒的TiO_(2)分布在BiOI的片层之间,二者复合后提高了复合材料在可见光区域的光响应能力,减小了带隙宽度。发射光谱表明,TiO_(2)-BiOI复合材料在467 nm处出现了本征发射峰,发射峰强度随TiO_(2)质量分数的增加先降低后轻微增大,TiO_(2)-BiOI-30%的PL强度最低。以甲基橙溶液模拟降解废水,TiO_(2)-BiOI复合材料对甲基橙的光催化降解率随TiO_(2)质量分数的增大表现出先增大后降低的趋势,TiO_(2)-BiOI-30%在180 min时对甲基橙的降解率最高为99.57%,较纯BiOI提高了100.62%,重复使用5次后降解率依旧高达97.02%,具有优异的重复使用性能。

CuO纳米片原位修饰TiO_(2)复合电极材料的制备及其性能

为研究水热反应时间和干燥时间对CuO纳米片阵列微观形貌的影响,以微弧氧化—水热合成法在Ti箔表面原位生长CuO纳米片修饰的TiO_(2)复合膜层,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪观察分析CuO纳米片的微观形貌以及复合膜层的物相组成,并对其进行循环伏安测试、交流阻抗测试以及充放电性能测试。结果表明:随着水热反应时间的增加,CuO纳米片阵列从整齐均匀逐渐出现异向生长,直至纳米片阵列被破坏;随着真空干燥时间的增加,TiO_(2)表面形成均匀的CuO纳米片阵列,但真空干燥时间过长会使纳米片阵列遭到破坏;在水热反应5 min,真空干燥2 h时,获得大小均匀、形貌规则的CuO纳米片。在500 mA/g电流密度下,TiO_(2)/CuO电极放电比容量为430.60 mA·h/g,相较TiO_(2)电极提高了52%,100次循环后TiO_(2)/CuO电极和TiO_(2)电极的容量保持率分别为88.45%、77.17%,这表明原位生成CuO纳米阵列明显提高了TiO_(2)电极的循环稳定性。

纳米TiO_(2)改性玻璃纤维织物复合材料的摩擦磨损性能研究

文章采用MM-2000微机控制摩擦磨损试验机对纳米TiO_(2)改性玻璃纤维织物复合材料进行了摩擦磨损性能测试,采用FE-1050系列纳克微束高分辨场发射扫描电子显微镜对样品材料表面特性和表征进行观察和分析,同时分析纳米TiO_(2)含量对复合材料摩擦性能影响。最终结果表明,实验中滑动速度、荷载、温度以及纳米TiO_(2)的含量都会对复合材料摩擦磨损性能产影响,纳米TiO_(2)的加入可以很好的将玻璃纤维表面的应力集中,使得复合材料的摩擦磨损性能得到提高,其中,当纳米TiO_(2)添加含量为2%时,复合材料的抗磨性能最好。

TiO_(2)/Cu复合材料的光催化降解和抗菌性能研究及机理分析

将钛酸丁酯的水解物与铜离子复合,利用超声水热法制备了TiO_(2)/Cu复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、热重分析仪(TG)、激光粒度分布仪(LPSA)、X射线衍射仪(XRD)对TiO_(2)和TiO_(2)/Cu复合材料的粒径、热稳定性、晶型和分散行为等性能进行测试。研究了TiO_(2)和TiO_(2)/Cu复合材料对有机污染物的光催化降解性能。结果表明:对比模拟太阳光、自然光和无光照环境下,TiO_(2)/Cu复合材料对有机污染物有很好的光催化降解效率。TiO_(2)和TiO_(2)/Cu复合材料对大肠杆菌也具有较好的抗菌和抑菌性能。

纳米TiO_(2)/SiC复合材料的光致发光性能

纳米SiC溶解于无水乙醇中,加入不同V(钛酸丁酯),通过溶胶-凝胶法得到不同w(TiO_(2))的纳米TiO_(2)/SiC复合材料。通过X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线能谱仪(EDS)和荧光分光光度计(PL)对样品的纯度、微观形貌、元素成分和光致发光性能进行表征。结果表明,采用溶胶-凝胶法可以制备TiO_(2)/SiC复合材料,w(TiO_(2))对复合材料的光致发光特性产生重要影响。w(TiO_(2))=10%,发射峰强度大,主要与SiC和TiO_(2)表面缺陷的量子限制效应有关。随着w(TiO_(2))增加,发射峰强度下降,主要与TiO_(2)纳米颗粒表面的氧空位和缺陷的量较少有关。